Свет невидимого

Фиалков Юрий Яковлевич

Для того, чтобы осуществить активационный анализ, нет нужды прибегать к ядерному реактору, что очень важно — ведь не будешь строить это громоздкое и дорогое устройство в каждом цехе. Давно придуман еще один, так сказать, нерадиоактивный, метод добычи нейтронов. Это особые лампы, заполненные тритием — сверхтяжелым изотопом водорода с массовым числом 3. Понятно, что в ядрах трития имеется явный избыток нейтронов (ядро атома водорода состоит из одного протона; в тяжелом водороде — дейтерии — на каждый протон приходится по одному нейтрону, а в тритии на один протон — по два нейтрона). Вот почему если разогнать ион трития в магнитном поле, а затем направить его на какую-нибудь преграду, то при последующем соударении из трития, как семечки из спелого арбуза, брызнут нейтроны.

Тритиевые лампы невелики,

недороги и просты в обращении, а для широкого распространения их в промышленности — это обстоятельство немаловажное.

От выявления причин смерти Наполеона до анализа полупроводников и металлических сплавов — таков диапазон применения радиоактивационного анализа. Удивительно? После всего рассказанного — вряд ли. А может быть, все же удивительно?

* * *

На нескольких страницах будет рассказано о меченых атомах, о том, как, кто и чем их пометил. Всего на нескольких страницах. А интересного и поучительного здесь столько, что можно было бы посвятить меченым атомам целую книгу. Собственно, такие книги уже написаны. И не одна. Жаль, правда, что эти книги адресованы, главным образом, специалистам. Но даже из того, о чем здесь будет рассказано, пусть и без подробностей, станет очевидным, что меченые атомы принесли современной науке очень многое.

* * *

Пожилые профессора, поднаторевшие во всякого рода заседаниях и дискуссиях, знали: если начинается спор о реакции этерификации, можно уходить. Вот почему, когда после очередного научного доклада кто-нибудь из сотрудников произносил сакраментальное выражение «механизм реакции этерификации», добрая половина аудитории покидала свои места и направлялась к выходу. При этом на лицах выходящих было написано: «И охота же людям терять время попусту!»

Да, пожилые профессора были умудрены жизненным опытом. Они знали, что вот эти самые молодые люди, которые спорят сейчас у доски, невежливо выхватывая друг у друга мел, разойдутся нескоро. А решение вопроса так и останется за семью замками. Добро бы еще за семью! С семью замками справиться можно: к иным подобрать ключ, к другим — отмычки, третьи и вовсе сломать. А здесь этих замков — не сосчитать. Нет, уж лучше держаться подальше от реакции этерификации.

Самым обидным было, что скептики оказывались неизменно правыми.

Спустя часа три участники очередной дискуссии расходились охрипшие и злые. Злые друг на друга, на самих себя, на природу, которая не оставила даже узенькой лазейки, чтобы помочь разобраться в том, как все же протекает эта реакция этерификации.

И была бы тайна как тайна! Скажем, как Тунгусский метеорит или чудище из шотландского озера Лох-Несс. Так нет же, реакция, подобная тысяче других. И все же загадочная.

Тут придется от лирических восклицаний перейти к существу дела. Придется написать уравнение химической реакции. И даже не одно. Допускаю, что химические уравнения не повышают интереса к книге. Но ведь это все же научно (научно!) — художественная книга, а не «Похождения Нила Кручинина». Поэтому уравнения я приведу — и для того, чтобы было ясно, о чем, собственно, идет речь, и для того, чтобы было над чем поразмыслить.

Вот она, эта реакция этерификации. Собственно, реакций этерификации может быть великое множество. Взаимодействие любого спирта с любой кислотой — реакция этерификации. Хотя бы метилового спирта с уксусной кислотой:

CH₃OH + HOOCCH₃ = CH₃OOCCH₃ + H₂O.

Вот и вся реакция. Взаимодействует спирт с кислотой, образуется эфир и вода. Просто? Как смотреть. Внешне оно как будто бы и просто. А если посмотреть поглубже, то…

Если посмотреть поглубже, то оказывается, что реакция этерификации может идти двумя путями:

Первый:

CH₃OH + H OOCCH₃ = CH₃OOCCH₃ + H₂O.

Второй:

CH₃OH + HO OCCH₃ = CH₃OOCCH₃ + H₂O.

Кто

говорит, что различия нет? Есть, и большое. Если этерификация идет первым путем, кислород в образующейся в результате реакции воде произошел из спирта. Если же реакция идет по второй схеме, кислород, который сейчас находится в воде, раньше был не в спирте, а в кислоте.

Прошу поверить мне на слово, что для химиков это различие было преисполнено глубокого смысла. Потому что многие важные, очень важные проблемы теоретической химии решались совершенно по-разному в зависимости от того, какая из этих двух схем верна.

Но вот какая именно справедлива — этого никто не мог сказать.

В самом деле, как определить, где находился прежде кислород воды — в спирте или в кислоте. Ведь кислород что в спирте, что в кислоте — одинаков. Один и тот же порядковый номер, одно и то же число абсолютно одинаковых электронов на абсолютно тождественных орбитах.

Теперь понятно, почему хрипли в безнадежных спорах химики, тратя попусту мел и время? Теперь понятно, почему сокрушенно машут рукой пожилые профессора, пробираясь к выходу? Пойдем за ними и мы.

Впрочем, задержимся еще на несколько минут. Может быть, что-нибудь придумаем?

Вспомнилось мне одно незначительное событие, о котором все-таки уместно здесь рассказать.

Я разыскивал приятеля, который стал новоселом одного из строящихся районов Москвы. Дом найти оказалось делом нетрудным. Да и чего там трудного: микрорайон такой-то, квартал такой-то, улица такая-то, дом 28-а, корпус Б, секция 4, квартира 18. Коротко и ясно. Нашел я микрорайон, квартал, улицу, дом и увидел весьма загадочную картинку. Собственно, это была не картинка, а очень много картинок. И были на них изображены не загадочные, а вполне конкретные вещи. Висели эти картинки над каждым из 24 подъездов этого дома и изображали животных (слона, жирафа, гуся и муху), растения (подсолнух, василек и еще что-то), графин с рюмками, глобус. Над последним, 24-м подъездом висел вырванный из атласа доисторических животных саблезубый тигр.

— Что это у вас за художественный салон? — поинтересовался я у старушки, сидевшей у одного из подъездов и пристально следившей за внуком, который неподалеку из остатков строительного мусора возводил какое-то сложное строение.

— Какой такой салон? — охотно откликнулась бабка. — Вот этот, что ли? Так это, милый, для детей понавесили. Для них. Посуди: выйдет дитё на двор погулять, а куда обратно ему идти — не ведает. Все подъезды, как маковые росинки, на одно лицо. В цифрах же, где какая квартира, дитё разбираться не обучен. Вот родители и понавесили. Теперь каждый малолеток знает — кому груша, кому сирень, а кому-то страшилище страхолюдное.

История достаточно поучительная. Если квартиросъемщики сумели пометить совершенно одинаковые подъезды, неужели химики уступят им в смекалке?!

Конечно, химики придумали, как пометить совершенно одинаковые атомы. И сделали это, кстати, с неменьшим успехом, чем смекалистые жильцы дома 28-а.

Вот два изотопа одного и того же элемента. Раз один и тот же элемент, значит, один и тот же заряд ядра атома, следовательно, одинаковое количество протонов (различно у них количество нейтронов — вот почему изотопы имеют разную атомную массу). Одинаково количество протонов — одинаково и количество вращающихся вокруг ядра электронов. Но именно электроны определяют химические свойства элемента. Поэтому изотопы одного и того же элемента, различаясь по физическим свойствам, неразличимы в химическом отношении. Это решает все.